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risc-v汇编指令总览

1. RISC-V 汇编指令操作对象​

1.1 寄存器​

RV32I支持32个通用寄存器x0~x31，每个寄存器长度均为32位，其中寄存器x0恒为0，剩余31个为任意读/写的通用寄存器。

为了增加汇编程序的阅读性，汇编编程时通常采用应用程序二进制接口协议（Application Binary Interface，ABI）定义的寄存器名称。

RV32I通用寄存器如下：

寄存器名称ABI名称说明存储者
x0zero读取时总为0，写入时不起任何效果N/A
x1ra程序返回地址Caller
x2sp栈空间指针callee
x3gp全局变量指针（基地址）/
x4tp线程变量指针（基地址）/
x5 ~ x7t0 ~ t2临时寄存器Caller
x8s0/fp保存寄存器/帧指针（配合栈指针界定函数栈）Callee
x9s1保存寄存器（被调用函数使用时需备份并在退出时恢复）Callee
x10, x11a0, a1函数参数寄存器（用于函数参数/返回值）Caller
x12 ~ x17a2 ~ a7函数参数寄存器（用于函数参数）Caller
x18 ~ x27s2 ~ s11保存寄存器（被调用函数使用时需备份并在退出时恢复）Callee
x28 ~ x31t3 ~ t6临时寄存器Caller
tip

在risc-v中，Hart在执行算术逻辑运算时所操纵的数据必须直接来自寄存器

1.2 内存​

  • Hart 可以执行在寄存器和内存之间的数据读写操作
  • 读写操作使用字节（Byte）为基本单位进行寻址
  • RV32可以访问的内存空间最大为2^32 Byte

2. RISC-V 汇编指令编码格式​

risc-v_ISA_format_1_

  • 指令长度：ILEN1 = 32 bits(RV32I)

  • 指令对齐：IALIGN = 32 bits(RV32I)

  • 32个 bit 被划分成不同的域（field）

  • funct3/funct7和opcode一起决定最终的指令类型

  • 指令在内存中按照小端序排列

    主机字节序（HBO - Host Byte Order）
    • 一个多字节整数在计算机内存中存储的字节顺序称为主机字节序（HBO - Host Byte Order），或称为本地字节序
    • 不同类型CPU的设计不同，HBO也不同，分为大端序（Big-Endian）和小端序（Little-Endian）
      • 大端序（Big-Endian）- 从高位开始按照从低地址到高地址的顺序存放数据
      • 小端序（Little-Endian）- 从低位开始按照从低地址到高地址的顺序存放数据

  • 6种指令格式

    • R-type：Register，每条指令中有用于指定3个寄存器参数的3个fields（rd，rs1，rs2）
    • I-type：Immediate，每条指令除了带有两个寄存器参数外，还带有一个立即数参数（宽度为12 bits）
    • S-type：Store，每条指令除了带有两个寄存器参数外，还带有一个立即数参数（宽度为12 bits，但fields的组织方式不同于 I-type）
    • B-type：Branch，每条指令除了带有两个寄存器参数外，还带有一个立即数参数（宽度为12 bits，但取值为2的倍数）
    • U-type：Upper，每条指令含有一个寄存器参数，再加上一个立即数参数（宽度为20 bits，用于表示一个立即数的高20位），因为一条32位指令中无法表示高达32位的数据
    • J-type：Jump，每条指令含有一个寄存器参数再加上一个立即数参数（宽度为20 bits）
risc-v支持用户自定义指令扩展

opcode位的取值含义参考RISC-V非特权规范

risc-v_ISA_format_2

opcode域的最低两位固定为11，其他位代表的类型详见上表，其中custom代表用户自定义指令扩展

3 RISC-V 常见汇编指令​

3.1 常见汇编指令​

risc-v_assembly_overview

3.2 伪指令​

详细伪指令见规范手册第25章- risc-v assembly programmer‘s handbook

risc-v_pseudoinstructions_overview